цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Как получить отрицательное напряжение из положительного: схемы и методы


Как получить отрицательное напряжение из положительного: схемы и методы

Автор: Mike(admin) от 25-04-2022, 03:55

Отрицательное напряжение из положительного


Источник питания с отрицательным напряжением – это не самый типичный источник питания, который нужен постоянно, но, в конце концов, он нужен в некоторых особых случаях. И в данном материале мы рассмотрим, как с помощью определенной схемотехники создать отрицательное напряжение из положительного.


Как получить отрицательное напряжение из положительного: схемы и методы

Прежде чем создавать цепь отрицательного напряжения, нам нужно понять, что такое отрицательное напряжение. В двухканальном источнике питания легко заметить три выхода: положительное, заземленное и отрицательное напряжение.


Земля является опорным напряжением для цепи, т. е. 0 В. Положительные и отрицательные напряжения примерно равны по величине, но противоположны. Противоположный в том смысле, что отрицательное напряжение – это избыток электронов, а положительное напряжение – недостаток электронов. Аккумулятор является очень быстродействующим источником отрицательного напряжения. В батарее 9 В есть две клеммы: анод для положительного напряжения и катод для отрицательного напряжения.


Поскольку большинство устройств рассчитаны на подачу положительного напряжения, отрицательная клемма служит заземлением. Когда отрицательный вывод используется в качестве земли, электроны не возвращаются. Скорее, они распространяются/исходят оттуда. Когда схема предназначена для подачи отрицательного напряжения, мы можем использовать катод в качестве отрицательного напряжения и анод в качестве земли. Это можно увидеть мультиметром. Проверьте напряжение батареи с обратной полярностью, и вы увидите такое же количество напряжения, но с отрицательным знаком.


Когда используется отрицательное напряжение


Для управляющих устройств, таких как операционные усилители и транзисторы, иногда требуется отрицательная шина. Например, в полевых МОП-транзисторах P-канального типа подача отрицательного напряжения на базу приведет к включению транзистора. Многие популярные микросхемы, такие как операционный усилитель LM741, используют отрицательное напряжение. Вот еще несколько приложений, где необходимо отрицательное напряжение. Также отрицательное напряжение полезно в аудиопроектах, потому что динамики и пьезоэлементы отлично работают при подаче положительного и отрицательного напряжения. Еще оно нужно для работы лазерных диодов и схемах смещения LCD-дисплеев.


Получение отрицательного напряжения


Одним из способов получения отрицательного напряжения является использование эффекта емкостной связи в конденсаторах. Емкостная связь – это эффект, при котором происходит передача энергии в удаленных электрических сетях посредством тока смещения. Из-за этого эффекта конденсатор стремится поддерживать постоянное напряжение на своих выводах. Таким образом, когда пластины конденсатора изначально имеют 0 В, а одна пластина дотягивает по напряжению до 8 В, другая пластина также пытается подняться до 8 В. Точно так же, когда пластина возвращается к 0 В, на другой пластине конденсатора появляется отрицательный заряд -8 В. Имея в виду этот эффект, теперь мы можем очень легко создать источник отрицательного напряжения с помощью пары ключей.


Как получить отрицательное напряжение из положительного: схемы и методы

В приведенной выше схеме, когда S1 замкнут, Cin заряжается с помощью положительного входного напряжения. Когда S2 закрыт, а S1 открыт, Cin разряжается на выходной конденсатор Cout при изменении полярности. Таким образом, мы получаем отрицательное напряжение на выходе. Представленная выше схема была улучшена за счет использования простой диодной схемы вместо ключей. Эта схема широко известна как схема подкачки заряда.


Как получить отрицательное напряжение из положительного: схемы и методы

Схема подкачки заряда


Здесь конденсатор C1 заряжается от 0В до 10В. Отрицательное напряжение пластины конденсатора поднимается от 0 В, но когда оно достигает 0,7 В, ток заземляется с помощью диода D1. Таким образом, отрицательное напряжение пластины C1 не будет выше 0,7 В. Затем, когда входное напряжение падает с 10 В до 0 В, отрицательная пластина будет иметь разность потенциалов 0,7–10 В = -9,3 В. D2 теперь проводит, и мы получаем отрицательное напряжение питания на выходе.


Когда это устройство подключено к генератору, на выходе генерируется отрицательное напряжение, поддерживающее заряд C2, и, таким образом, мы получаем непрерывный отрицательный источник питания.


Отрицательное напряжение от сети переменного тока


Получение отрицательного напряжения от источника питания переменного тока – очень простая задача, здесь мы используем следующую схему для этого:


Как получить отрицательное напряжение из положительного: схемы и методы

Данная схема собрана на трансформаторе, ограничительном диоде и стабилизаторе отрицательного напряжения. Прежде всего, мы используем трансформатор 24 В, чтобы получить питание 24 В переменного тока. Диод в режиме обратного смещения действует как положительный ограничитель. Для дальнейшего регулирования напряжения мы используем микросхему стабилизатора отрицательного напряжения 7915, которая из -24 В переменного тока обеспечит нам -15 В на выходе.


Двухканальный источник питания на основе батареи


Часто требуется двухканальный источник питания, состоящий из +ve, -ve и GND. Сделать эту штуку из батарейки – удобный вариант. Мы будем использовать схему делителя напряжения для этого примера, и, как мы знаем, GND является опорным напряжением, поэтому мы получаем GND между двумя резисторами, используемыми в качестве делителя напряжения. Получаем положительное напряжение питания как Vin/2 и отрицательное напряжение величиной –Vin/2.


Как получить отрицательное напряжение из положительного: схемы и методы

Есть еще один простой способ получения отрицательного напряжения – использование реле. Реле очень популярны в приложениях с изменением полярности, а также широко используются в приложениях для управления двигателем или другими приводами. Соединив реле с батареями, мы можем легко переключаться между положительным и отрицательным напряжением.




© digitrode.ru


Теги: источник питания




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий